基于單片機控制的多功能智能語音風扇

李金昌

摘要：在我們日常生活中，單片機由于價格低廉，功能全面，易于開發，已經被越來越多的開發者所喜愛，以單片機為控制核心的開發體系以及越來越多，相應的技術也越來越成熟。本文闡述了一種基于單片機控制的智能語音風扇系統。具有語音識別調節風扇工作模式，測量環境溫度，顯示時間、溫度、以及工作狀態的功能。系統AT89C51單片機作為控制平臺對風扇工作狀態進行控制。由溫度傳感器測量環境溫度顯示在LED顯示屏上，供用戶判斷當前風扇應該使用什么工作狀態，語音識別模塊負責對用戶指令進行分析，然后通過單片機對風扇的工作狀態進行控制

關鍵詞：STC89C51單片機、語音識別、溫度傳感器。

隨著人們生活水平和科技水平的不斷提高，對于家電的要求也是精益求精，對于家電的款式、功能等提出了越來越高的要求。讓家電朝著安全，健康，節能，功能繁多等發向發展成為了越來越多人的愿望。盡管電風扇有著其獨有的市場優質，但是，傳統的電扇在人們不斷變化的要求中突顯出很多不足之處，讓人覺得不夠人性化。雖然可以換擋，但是需要手動進行，只有手動調速，功能單一，人睡著了就只能固定在某個檔位了，風速不會隨氣溫的改變而改變。還有就是定時功能，一般只能定時1到2個小時。當定時時間到了的時候，可能氣溫還是比較高，電扇就停了，會讓人從睡夢中熱醒，而當室溫降低了很多，但是，電扇還是不停止或者按照原來的速度轉動，可能會讓人患上感冒。總結的說，產生這些問題是原因是電扇不能很好的對用戶指令進行理解并作出相應的風速的變化，做到人機互動。為了解決風扇的互動問題，設計了基于單片機控制的多功能智能語音風扇，解決上述問題。

一、整體方案

本設計以AT89C51單片機為控制中心，主要通過語音識別模塊識別用戶發出的指令，來控制電風扇的開關以及速度的大小，同時將溫度傳感器得到的溫度以及內部定時器設定的時間顯示在液晶顯示屏上。主要目的是使電扇的功能更加強大，操作更加簡單，更加人性化，人機互動更加的強大。主要實現以下幾個功能：

①語音識別功能：采集用戶發出的語音指令，并將語音指令轉化成電信號，通過單片機對電風扇進行控制。

②溫度測量功能：采用現有成熟的溫度采集模塊采集環境溫度，將采集到的溫度轉換成電信號，通過單片機，在LED顯示屏上顯示出來。

③溫度、時間以及工作狀態顯示功能，采用LED顯示屏，將電風扇的工作狀態以及環境溫度以及時間在液晶電子屏上進行顯示。

二、硬件設計

（一）單片機模塊

AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件的特點是采用了比較先進的技術制造，即ATMEL高密度非易失存儲器制造技術，并且具與工業標準相兼容，如MCS-51指令集和輸出管腳等。ATMEL的AT89S51是將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，是一種高效微控制器，因為這個原因，很多嵌入式控制系統擁有了另一種靈活性高且價廉的方案可供選擇。

（二）溫度傳感器模塊

采用數字式集成溫度傳感器DS18B20作為感測溫度的核心元件，直接輸出數字溫度信號供單片機處理。由于數字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大轉換等電路的誤差因素，溫度誤差很小，并且由于其感測溫度的原理，使得其溫度分辨力極高。溫度值在器件內部轉換成數字量直接輸出，簡化了系統程序設計，又由于該傳感器采用先進的單總線技術（1-WRIE），與單片機的接口變的非常簡潔，抗干擾能力強。

（三）顯示電路模塊

采用液晶顯示屏LED顯示溫度明確醒目，成本低廉，顯示溫度明確醒目，在夜間也能看見，功耗極低，顯示驅動程序的編寫也相對簡單，這種顯示方式得到廣泛應用。不足的地方是掃描顯示方式是使五個LED逐個點亮，因此會有閃爍，但是人眼的視覺暫留時間為20MS，當數碼管掃描周期小于這個時間時人眼將感覺不到閃爍，因此可以通過增大掃描頻率來消除閃爍感。

（四）語音識別模塊

LD3320語音識別芯片是一顆基于非特定人語音識別技術的芯片。該芯片上集成了高精度的A/D和D/A接口，不再需要外接輔助的FLASH和RAM，即可以實現語音識別功能，提供了的單芯片語音識別解決方案。并且，識別的關鍵詞語列表是可以動態編輯的，只需要把識別的關鍵詞語以字符串的形式傳送進芯片，即可以在下次識別中立即生效。比如，用戶在 51 等 MCU 的編程中，簡單地通過設置芯片的寄存器，把諸如“你好”這樣的識別關鍵詞的內容動態地傳入芯片中，芯片就可以識別這樣設定的關鍵詞語了。

三、軟件設計

首先，軟件完成時鐘，顯示屏的初始化，然后溫度傳感器采集環境中的溫度，通過單片機，在顯示屏上顯示環境溫度以及時間。通過LD3320語音識別芯片識別用戶命令，將用戶命令轉化成電信號，傳輸給單片機，從而使單片機對風扇進行控制，同時將風扇的工作狀態顯示在顯示屏上。重復執行此流程，直到電源斷開，或者識別到風扇關閉的命令。

四、結語

本設計是要把日常生活中我們大家都很熟悉的電扇運用單片機技術讓她變得更加人性化，說起來容易，做起來真的不是一件簡單的事情。讓我深深體會到了設計的艱辛和困苦。在此次設計中，是以單片機為整個設計的核心和主導，運用語音識別技術為自動控制風扇的速度做了可行性分析。事實證明，此方案是可行的。最后，本設計實現了電扇的語音識別，溫度檢測，溫度顯示等功能，讓電扇更加適應人們的生活，使其更加人性化。

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